Client-side privacy-enhancing technologies in web search

Abstract

Els motors de cerca (En anglès, Web Search Engines - WSEs-), són eines que permeten als usuaris localitzar informació específica a Internet. Un dels objectius dels WSEs és retornar els resultats que millor coincideixen amb els interessos de cada usuari. Amb aquesta finalitat, l'WSEs recull i analitza l' historial de cerca per construir perfils. Com a resultat, un usuari que envia una certa consulta rebrà els resultats més interessants en les primeres posicions. Encara que proporcionen un servei molt útil, també representen una amenaça per a la privacitat dels seus usuaris. Es construeixen els perfils basats en la història de les consultes i altres dades relacionades que poden contenir informació personal i privada. Per evitar aquesta amenaça de privacitat, és necessari establir mecanismes per a la protecció de la privacitat dels usuaris dels motors de cerca. Actualment, hi ha diverses solucions en la literatura per proporcionar privacitat a aquests usuaris. Un dels objectius d'aquest estudi és analitzar les solucions existents, estudiar les seves diferències i els avantatges i inconvenients de cada proposta. Llavors, basat en l'estat de l'art, presentem noves propostes per protegir la privadesa dels usuaris. Més concretament, aquesta tesi proposa tres protocols per preservar la privacitat dels usuaris en la cerca web. La idea general és distribuir als usuaris en grups on intercanvi consultes, com a mètode d'ofuscació ocultar les consultes reals de cada usuari. El primer protocol distribuït que proposem es centra en la reducció del temps d'espera de consulta, és a dir, el temps que cada membre del grup ha d'esperar per rebre els resultats de la seva consulta. El segon protocol proposat millora les propostes anteriors ja que resisteix els atacs interns, i obté millors resultats que les propostes similars en termes de càlcul i comunicació. La tercera proposta és un protocol P2P, on els usuaris estan agrupats segons les seves preferències. Això permet ocultar els perfils d'usuari però conservar els interessos generals. En conseqüència, el motor de cerca és capaç de classificar millor els resultats de les seves consultes.

Los motores de búsqueda (en inglés, Web Search Engines -WSEs-) son herramientas que permiten a los usuarios localizar información específica en Internet. Uno de los objetivos de los WSEs es devolver los resultados que mejor coinciden con los intereses de cada usuario. Para ello, los WSEs recogen y analizan el historial de búsqueda de los usuarios para construir perfiles. Como resultado, un usuario que envía una cierta consulta recibirá los resultados más interesantes en las primeras posiciones. Aunque ofrecen un servicio muy útil, también representan una amenaza para la privacidad de sus usuarios. Los perfiles se construyen a partir del historial de consultas y otros datos relacionados que pueden contener información privada y personal. Para evitar esta amenaza de privacidad, es necesario establecer mecanismos de protección de privacidad de motores de búsqueda. En la actualidad, existen varias soluciones en la literatura para proporcionar privacidad a estos usuarios. Uno de los objetivos de este trabajo es examinar las soluciones existentes, analizando sus diferencias y las ventajas y desventajas de cada propuesta. Después, basándonos en el estado del arte actual, presentamos nuevas propuestas que protegen la privacidad de los usuarios. Más concretamente, esta tesis doctoral propone tres protocolos que preservan la privacidad de los usuarios en las búsquedas web. La idea general es distribuir a los usuarios en grupos donde intercambian sus consultas, como método de ofuscación para ocultar las consultas reales de cada usuario.

El primer protocolo distribuido que proponemos se centra en reducir el tiempo de espera de la consulta, es decir, el tiempo que cada miembro del grupo tiene que esperar para recibir los resultados de la consulta. El segundo protocolo propuesto mejora anteriores propuestas porque resiste ataques internos, mejorando propuestas similares en términos de cómputo y comunicación. La tercera propuesta es un protocolo P2P, donde los usuarios se agrupan según sus preferencias. Esto permite ofuscar los perfiles de los usuarios pero conservando a sus intereses generales. En consecuencia, el WSE es capaz de clasificar mejor los resultados de sus consultas.

Web search engines (WSEs) are tools that allow users to locate specific information on the Internet. One of the objectives of WSEs is to return the results that best match the interests of each user. For this purpose, WSEs collect and analyze users’ search history in order to build profiles. Consequently, a profiled user who submits a certain query will receive the results which are more interesting for her in the first positions. Although they offer a very useful service, they also represent a threat for their users’ privacy. Profiles are built from past queries and other related data that may contain private and personal information. In order to avoid this privacy threat, it is necessary to provide privacy-preserving mechanisms that protect users. Nowadays, there exist several solutions that intend to provide privacy in this field. One of the goals of this work is to survey the current solutions, analyzing their differences and remarking the advantages and disadvantages of each approach. Then, based on the current state of the art, we present new proposals that protect users’ privacy. More specifically, this dissertation proposes three different privacy-preserving multi-party protocols for web search. A multi-party protocol for web search arranges users into groups where they exchange their queries. This serves as an obfuscation method to hide the real queries of each user. The first multi-party protocol that we propose focuses on reducing the query delay. This is the time that every group member has to wait in order to receive the query results. The second proposed multi-party protocol improves current literature because it is resilient against internal attacks, outperforming similar proposals in terms of computation and communication. The third proposal is a P2P protocol, where users are grouped according to their preferences. This allows to obfuscate users’ profiles but conserving their general interests. Consequently, the WSE is able to better rank the results of their queries.